Fahrradgeschwindigkeit aus Nabendynamo auslesen

Liebe Experten.

Auf einer Fahrradreise habe ich festgestellt, dass mein Smartphone ständig leer war. Ich habe mir deshalb aus einem YouTube-Video eine kleine Schaltung gebaut, die den Wechselstrom des Nabendynamos gleichrichtet und auf 5V normiert. Das funktioniert ausreichend gut und das Stromproblem ist gelöst.

Aber da muss doch mehr drin sein: Die Frequenz des Wechselstroms steigt und fällt mit der Geschwindigkeit. Das habe ich mit meinem Multimeter direkt am Dynamo gemessen (Stellung "Hz"). Durch einfache Umrechnung kann ich doch so bestimmt auf meine Geschwindigkeit (… Gesamtstrecke, Tagesstrecke, Durchschnittsgeschwindigkeit usw. usf.) folgern … oder?

Deswegen möchte ich jetzt mit einem Arduino Uno oder Nano :

  • irgendwie die Frequenz bestimmen
  • später die Schaltung auf einen Attiny portieren (also keine wilden Bibliotheken verwenden)

Hauptproblem ist: Mir fehlen Grundlagen, ich brauche einen Schubs in die richtige Richtung. Im Netz gibt's viele Erklärungen, wie man Wechsel- in Gleichstrom wandelt und sogar eine Arduino-Bibliothek (Link), aber die will ich nicht verwenden, da ja alles später mit einem Attiny laufen soll …

Also: Wie messe ich möglichst simpel die Frequenz einer Wechselspannung?

Danke und Gruß, kuahmelcher!

kuahmelcher:
Also: Wie messe ich möglichst simpel die Frequenz einer Wechselspannung?

Ich kenne mich mit der Materie nicht wirklich aus. Mein Denkansatz wäre aber, die Wechselspannung gleichzurichten,in der Höhe zu begrenzen (Zenerdiode?) und eine Interrupt-Service-Routine zu installieren, in der lediglich die steigenden Flanken der Impulse gezählt werden.

Wenn Du in loop() die gezählten Impulse und den Raddurchmesser richtig verwurschtelst, müsstest Du Geschwindigkeit und gefahrene Strecke errechnen können.

Was hält die mitlesende Allgemeinheit davon?

Gruß

Gregor

Für Frequenzmessung gibt es zwei Optionen:
1.) Die Anzahl der Flanken in einer festgelegten Torzeit zählen
2.) Die Länge der Impulse messen

1.) Ist für hohe Frequenzen geeignet und 2.) für niedrige Frequenzen. Wenn man bei niedrigen Frequenzen eine Torzeit-Messung macht ist die Torzeit zu hoch und es reagiert nur träge

Was waren denn die Messergebnisse in Hz?

Finnlay:
Was waren denn die Messergebnisse in Hz?

Also ich hatte das Rad umgedreht auf dem Wohnzimmertisch stehen und kann nur den berühmten "Hand-Speichenantrieb" anbieten. Da ging die Frequenz von 0 bis ca 25. :slight_smile:

Gruß, kuahmelcher.

Serenifly:
Für Frequenzmessung gibt es zwei Optionen:

1.) Ist für hohe Frequenzen geeignet und 2.) für niedrige Frequenzen. Wenn man bei niedrigen Frequenzen eine Torzeit-Messung macht ist die Torzeit zu hoch und es reagiert nur träge

OK, Danke. Da ich maximal ca 25 Hz gemessen habe spricht das eindeutig für Option 2. Da finde ich bestimmt irgendeine Anleitung.

Gruß, kuahmelcher.

Darf ich eine Befürchtung äußern?

Üblicherweise wird der Dynamo kurz geschlossen, wenn die Stromabnahme nicht da ist.
In der Zeit hast du keine Messungen.

Das ist ein gewichtiger Grund, warum der Tempogeber (immer?) ein eigenständiges Ding ist.

combie:
Üblicherweise wird der Dynamo kurz geschlossen, wenn die Stromabnahme nicht da ist.

Das ist eine falsche Annahme. Der Dynamo ist dann quasie Offline.

Warum nimmst du nicht eine App fürs Smartphone? Da kannst du die Strecke auch noch loggen und sie dir später auch anschauen, genauso wie Höhen oder Geschwindigkeitsprofile, usw.

Finnlay:
Der Dynamo ist dann quasie Offline.

Was soll das denn sein “quasi offline”?

Der Nabendynamo produziert IMMER Strom/Spannung. es wird lediglich die Leuchte , also die vordere Lampe eingeschaltet . Das Kabel der Rückleuchte eird an der Frontleuchte angeschlossen, und damit wird die Rückleuchte ebenfalls mit dem Schalter, der in der Frontleuchte verbaut ist, geschaltet.

Der Nabendynamo …

Wenn es “DEN” men nur geben würde…

Hintergrundinfo

Die dort am Rande beschriebene und auch begründete Kurzschlussschaltung ist mittlerweile, im Zuge der LED Verbreitung an Fahrrädern, gängige Praxis.

Ob das bei unserem kuahmelcher zutrifft, ist wohl ein Ding, welches keiner von uns auf diese Entfernung festsetzen kann.

Also als gängige Praxis hab ich beobachtet, prinzipiell nachts ohne Licht in der Gegend rum zu gurken. es befinden sich dan zwar am Lenker und am Sattelrohr Halterungen für Bateriebetriebene lampen, da aber eh immer die Batterien leer sind , oder die Lampen, da wegen diebstalgefahr abnehmbar, zuhause liegen, fährt man eben ohne.

Aber das ist ein anderes Thema.

Deltaflyer:
Der Nabendynamo produziert IMMER Strom/Spannung.

Richtig ist, er liefert beim Fahren immer eine Spannung, obwohl ein Dynamo keine Spannungs-, sondern eine Stromquelle ist.
Falsch ist, dass er immer Strom produziert. Der Stromfluss kommt erst zustande, wenn ein Verbraucher angeschlossen wird.

Mit quasi Offline meine ich, er liefert keinen Strom, läuft im Leerlauf nur mit dem Rad mit.

Mit quasi Offline meine ich, er liefert keinen Strom, läuft im Leerlauf nur mit dem Rad mit.

Von mir aus gibt es einige Fahrrad Lichtanlagen, welche so konstruiert sind.
Das kann ich nicht ausschließen.

Es treten da aber ein paar kleine Probleme auf....
Bei hohen Geschwindigkeiten geht die Leerlauf Spannung an die 100V ran.

Das will man nicht.
Es gefährdet die Isolierung von Kabel und Wicklung, gerade wenn auch Feuchtigkeit im Spiel ist.
Die Bauteile für die LED Stromregelung müssen das aushalten
Der Fahrer kann bei den Spannungen einen Schock bekommen, falls irgendwelche Kabel "undicht" sind.

Da ist es einfacher, einen Kondensator aus dem Dynamo zu laden, und wenn voll, den Dynamo kurz zuschließen.

Auch weit verbreitet, ist die Praxis Überspannungen über eine Z-Diode abzuleiten.
Das ist aber recht doof, weil diese die Leistung umsetzen muss.
Dabei wird sie heiß. Bei 3 bis 5W ist das schon watt.
Diese Heizleistung muss der Fahrer aufbringen, ohne dass er was davon hat.

Im Kurzschluss wird keine/weniger Wirkleistung verbraten, und der Fahrer muss weniger trampeln.

Einen Generator kurzzuschließen ist gängige Praxis?! Dann hat man ja die ganze Zeit maximales Bremsmoment. Das machr ja gar keinen Sinn bei nem Fahrrad. (bei einem Ergometer vielleicht schon.. )

Einen Generator kurzzuschließen ist gängige Praxis?!

Ja!
Bei nahezu allen permanent erregten, Wechsel oder Drehstrom, Generatoren ist das so.

Also Fahrräder Moppeds, Roller, Motorräder.
Allesamt.
Bis so ca 25A ist das gängige Praxis.

Dann hat man ja die ganze Zeit maximales Bremsmoment.

Das ist falsch!

Das "maximale Bremsmoment" hast du nur, wenn der Generator die maximale Wirkleistung bringen muss.
Es ist die Wirkleistung, für die man das Brötchen essen muss, oder an der Tankstelle bezahlen.

Rechne es aus!

Ich wüsste nicht wie ich das ausrechnen soll.

Ich weiss aber wenn man einen Motor kurzschließt, das es dann so ist als ob ein Verbraucher mit 0 Ohm angeschlossen ist und so maximale Leistung umgesetzt wird.

Im Modellbau nennt man das Motorbremse.

Das ist doch das gleiche wie wenn man an einem DC motor dreht, und dann mal testweise die Pole kurzschließt.

Da musst du mal an der Welle drehen und beobachten was schwerer geht.

Bei mir wird der Nabendynamo definitiv nicht kurzgeschlossen. Habe es getestet. Es ist so wie themanfrommoon schreibt, das Rad wird abrubt abgebremst.

Ich wüsste nicht wie ich das ausrechnen soll.

Das ist doch offensichtlich!

Nehmen wir mal eine Motorradlichtmaschine ....
Kenndaten: 20A bei 14V

P = U * I
P = 280W

Diese Lichtmaschine kann 280W in die Bordelektrik stopfen.
Diese 280W, musst du an der Tankstelle bezahlen.

Jetzt schließen wir die Lichtmaschine kurz.
Sie liefert weiterhin 20A, aber die Spannung ist jetzt 0V

P = 20*0 = 0W
Ok, ein paar Verluste gibt es.... etwas im Kupfer und Wirbelströme im Eisen.
Aber so wie du es darstellst ist es mit nichten.

Das ist doch das gleiche wie wenn man an einem DC motor dreht, und dann mal testweise die Pole kurzschließt.
Da musst du mal an der Welle drehen und beobachten was schwerer geht.

Nein, das ist nicht das gleiche!